Datenspeicherung – verteilte Netzwerke

Blockchain-Technologie einfach erklärt – Definition & Anwendungen

| Autor: Sebastian Hofmann

Blockchain-Technologie basiert auf verteilt dezentralen Netzwerken. Sie ermöglicht vielfältige neue Anwendungen und könnte auch in der Logistik für revolutionäre Veränderungen sorgen.
Blockchain-Technologie basiert auf verteilt dezentralen Netzwerken. Sie ermöglicht vielfältige neue Anwendungen und könnte auch in der Logistik für revolutionäre Veränderungen sorgen. (Bild: ©photographicss - stock.adobe.com)

Was ist Blockchain-Technologie und was kann die Blockchain überhaupt? Hier erfahren Sie, was Sie zum Thema wissen müssen – die Grundlagen, die Funktionsweise und die Anwendungsbereiche von Blockchain einfach erklärt auf MM LOGISTIK!

Was ist Blockchain? Blockchain (übersetzt „Blockkette“) ist eine spezielle Art der Datenspeicherung. Informationen werden dabei nicht auf einem zentralen Rechner gespeichert, sondern in verteilten Netzwerken, also auf mehreren Servern. Jeder davon verwaltet eine vollständige Kopie der Daten. Fällt ein Rechner aus, bleibt die Gesamtheit der Information so immer noch auf allen anderen erhalten.

Eine weitere Definition liefert Chip.de: „Eine Blockchain ist eine Datenbank. Sie enthält Transaktionsdatensätze und wächst stetig. Der Clou: Die Blockchain stellt ein webbasiertes, öffentliches und dezentralisiertes Buchhaltungssystem dar. Das heißt: Jeder Computer, der Teil des Netzwerks ist, verwaltet eine vollständige Spiegelung der Blockchain.“

Was ist Blockchain und was macht verteilte Netzwerke so besonders?

Um diese Frage zu klären, hilft ein Blick auf die Geschichte des des Internets. Für die breite Masse interessant wurde das Internet zu Beginn der 1970er-Jahre durch die Erfindung der E-Mails beziehungsweise Ende der 1980er-Jahre durch die Erfindung der WWW-Software. Die Netzwerkstruktur war damals im Vergleich zu heute relativ flach: Es gab einzelne Server, auf die viele User zugriffen – ein zentralisiertes Netzwerk.

Schon etwas komplexer wurde es dann mit dem Web 2.0, zum Beispiel durch das Aufkommen von Suchmaschinen wie Google und Co.: Immer mehr Unternehmen und Plattformen brachten eigene Server ins Spiel, auf die Nutzer nach Gutdünken zugreifen konnten. Neben Kommunikation ging es (und geht es heute noch) zunehmend um Interaktion – nicht zuletzt dank der Erfindung sozialer Plattformen und damit Web 3.0 – dezentralisierte Netzwerke waren entstanden.

Im zentralisierten Netzwerk ging es vor allem um Kommunikation, im dezentralisierten Netzwerk geht es um Interaktion und im verteilt dezentralen Netzwerk um Transaktion.
Im zentralisierten Netzwerk ging es vor allem um Kommunikation, im dezentralisierten Netzwerk geht es um Interaktion und im verteilt dezentralen Netzwerk um Transaktion. (Bild: Sebastian Hofmann, MM Logistik)

Die Blockchain basiert nun auf der dritten und neuesten Generation von Netzwerken, nämlich auf verteilt dezentralisierten Netzwerken. Hier stehen Transaktionen im Vordergrund – egal ob von Kryptowährungen, Aktien, Dokumenten, Waren oder anderen Objekten. Sobald man Teil des Netzwerks wird, verwaltet man eine vollständige Spiegelung der Blockchain. Alle Anwender können so zu jedem Zeitpunkt sehen, welche Transaktionen stattfinden, wem wann welches Asset gehörte, welche Transaktionshistorien bestimmte Objekte haben und so weiter.

Dass alle Mitglieder miteinander vernetzt sind, heißt aber nicht, dass jeder jeden beim Vornamen kennt. Öffentliche verteilt dezentralisierte Netzwerke arbeiten nämlich mit einer asymmetrischen Verschlüsselung. Alle Teilnehmer besitzen einen öffentlichen und einen privaten Schlüssel und es ist letztendlich niemandem klar, wer konkret sich hinter welchem Teilnehmer versteckt. Diese Tatsache ist übrigens auch der Grund dafür, warum sich Blockchain-Systeme besonders im Darknet und in illegalen Kreisen so anhaltender Beliebtheit erfreuen.

In diesem Video lernen Sie, wie die asymmetrische Verschlüsselung funktioniert!

Wie funktioniert Blockchain und wie laufen Transaktionen ab?

Bei Transaktionen in verteilt dezentralisierten Netzwerken braucht es keine Intermediären, also Mittelsleute wie Banken, Regierungen oder andere kontrollierende Instanzen, die Geschäftsvorgänge möglicherweise zu eigenen Gunsten beeinflussen könnten. Sicherheit erlangen die Transaktionspartner dadurch, dass alle Transaktionsdaten im System festgehalten werden und kontinuierlich einsehbar sind. Für jedes Objekt ist also gespeichert, wer es wann besessen hat. Nur wenn alle Transaktionshistorien der betreffenden Assets schlüssig und stimmig sind, kann der Überweisungsvorgang erfolgreich durchgeführt werden.

So revolutioniert Blockchain die Logistik

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Bei Logistikern herrscht in Sachen Blockchains noch Unsicherheit. Hier erfahren Sie, wie die Technologie funktioniert und welche Einsatzmöglichkeiten es für sie im Supply Chain Management gibt! weiter...

Wie Transaktionen auf Basis von Blockchain-Technologie funktionieren, lässt sich besonders schön am Beispiel des Bitcoin erklären. So laufen sie ab:

  • 1. Partner A will Partner B einen bestimmten Wert Bitcoins transferieren. Dazu gibt er den entsprechenden Überweisungsbefehl.
  • 2. Die Transaktion wird vom System gemeinsam mit weiteren Transaktionen zu einem sogenannten Block zusammengefasst.
  • 3. Der neu entstandene Block wird vom System erkannt und bekommt zur Identifikation einen eineindeutigen Hashcode zugewiesen. Diese Codes sind so aufgebaut, dass man theoretisch mehr unterschiedliche Zeichenfolgen bilden könnte, als es Atome gibt.

Papierlose Prozesse könnten etwa die Container-
schifffahrt wesentlich effizienter und sicherer machen.
Papierlose Prozesse könnten etwa die Container-
schifffahrt wesentlich effizienter und sicherer machen. (Bild: ©donvictori0 - stock.adobe.com)

  • 1. Sogenannte Miner – das heißt: Netzwerkmitglieder mit einer besonderen Funktion – versuchen nun, die Blocks zu verifizieren, also nachzuweisen, dass alle Transaktionshistorien innerhalb eines Blocks stimmig sind. Dafür müssen sie eine hohe Rechenleistung aufwenden (und brauchen somit auch eine Menge elektrischer Energie).
  • 2. Das Netzwerk erkennt die Verifizierung des Miners an, bestätigt sie und gibt den Block frei. Die Transaktion ist vollzogen.
  • 3. Der Miner sucht sich einen nächsten wartenden Block und versucht, ihn als erster zu verifizieren. Dafür bekommt er zur Belohnung Kryptowährung.

Dieses Video erklärt das Grundprinzip von Blockchain-Technologie in etwas mehr als zwei Minuten!

Man spricht hier vom sogenannten Konsensusverfahren Proof of Work. Dieses ist das derzeit am häufigsten genutzte Konsensusverfahren in Blockchain-Mechanismen. Danach werden Miner belohnt, die einen Block als erste verifiziert haben. Proof of Work ermöglicht so gewissermaßen eine Win-win-Situation: Das System bekommt die zur Bestätigung von Transaktionen benötigte Rechenleistung von den Minern gestellt und die Miner selbst verdienen Bitcoins (oder eine andere Kryptowährung).

Beim Proof-of-Work-Verfahren bekommt der Miner umso mehr Kryptowährung, je öfter er als erster einen unbestätigten Block verifiziert.
Beim Proof-of-Work-Verfahren bekommt der Miner umso mehr Kryptowährung, je öfter er als erster einen unbestätigten Block verifiziert. (Bild: © Bits and Splits - stock.adobe.com)

Das Verfahren Proof of Stake wiederum spielt derzeit vor allem bei der zweitpopulärsten Kryptowährung, Ethereum, eine Rolle. Hier wird das Mining-Volumen an das Besitzvolumen der Kryptowährung geknüpft. Hält ein Teilnehmer beispielsweise 2 % aller Ethashs inne, muss er die notwendige Rechenleistung bereitstellen, um auch 2 % aller Mining-Aufträge erledigen zu können. Zwar gibt es für den Miner keinen gesonderten Verdienst, wenn er die Formel eines Blocks gelöst hat, Proof-of-Stake-Währungen sind jedoch oft sehr viel kosteneffizienter als Proof-of-Work-Währungen.

Welche Vorteile hat Blockchain?

Im Vergleich zu traditionellen Netzwerken bieten verteilt dezentralisierte Netze unschlagbare Vorteile. Diese sind die vier wichtigsten:

  • Transparenz: Alle Transaktionshistorien sind immer für jedes Netzwerkmitglied einsehbar. Das Risiko, bei Transaktionen von undurchsichtigen Geschäftspartnern über den Tisch gezogen zu werden, ist damit relativ gering. Unsaubere Überweisungen verhindert das System durch die Verschlüsselung von Blöcken mit mathematisch ausgefeilten Formeln und durch ein entsprechendes Verifizierungssystem.
  • Fälschungssicherheit: Die Transaktionshistorien sind nachträglich nicht veränder- oder beeinflussbar. Eine Zensierung liegt somit außerhalb des Möglichen.
  • Direkter Kontakt: Bei Transaktionen gibt es keine Mittelsmänner mehr, die Geschäftspartner haben unmittelbaren Kontakt miteinander. So wird unter anderem vermieden, dass wenige Intermediäre, wie zum Beispiel Kreditinstitute, die Regeln für Finanztransaktionen bestimmen und gegebenenfalls sogar zu den eigenen Gunsten beeinflussen.

Dieses Video zeigt, welche revolutionären Veränderungen sich durch Blockchain-Technologie ergeben können – auch in der Logistik!

  • Verschlüsselung: Eine asymmetrische Verschlüsselung macht Blockchain-Technologien sicher. Netzwerkmitglieder in öffentlich zugänglichen Netzen können dank ihr anonym agieren und die Daten sind geschützt.

Warum erleben Blockchain-Technologien momentan so einen Hype?

Kaum ein Thema beschäftigt die Finanzwelt derzeit so sehr wie der Bitcoin. Die dahinterstehende Blockchain-Technologie wird zunehmend auch innerhalb von Unternehmen eingesetzt.
Kaum ein Thema beschäftigt die Finanzwelt derzeit so sehr wie der Bitcoin. Die dahinterstehende Blockchain-Technologie wird zunehmend auch innerhalb von Unternehmen eingesetzt. (Bild: gemeinfrei / CC0)

Dafür, dass Blockchains derzeit in aller Munde sind – nicht zuletzt in der Logistik und im Supply Chain Management – ist der Bitcoin wesentlich mitverantwortlich. Die Kryptowährung funktioniert nur auf der Grundlage von Blockchains. Ehemals notwendige Mittelsmänner zur Ausführung von Geldgeschäften – zum Beispiel Kreditinstitute – werden beim Bitcoin nicht mehr gebraucht und von verschiedenen Konsensusverfahren abgelöst.

Im Dezember erreichte der Bitcoin seinen bisherigen Höchststand und knackte sogar die 16.000-Euro-Marke.
Im Dezember erreichte der Bitcoin seinen bisherigen Höchststand und knackte sogar die 16.000-Euro-Marke. (Bild: Datenquelle: Finanzen.net)

Warum der Hype um Blockchains im Moment so groß ist, lässt sich mit der stark gestiegenen Nachfrage nach Bitcoins und der daraus resultierenden Wertsteigerung erklären. Derzeit bekommt man laut Finanzen.net für einen Bitcoin immerhin rund 11.400 Euro – Tendenz steigend.

Wer hat den Bitcoin erfunden?

Der Gründer der weltbekannten Kryptowährung ist nur unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto bekannt. Welche Frau, welcher Mann oder welche Gruppe sich konkret dahinter versteckt, ist unklar. Wie der Businessinsider berichtet, gab es zwischenzeitlich schon Mutmaßungen und Gerüchte, Elon Musk könne der Erfinder sein – klare Ansatzpunkte gibt es bis heute jedoch nicht.

Welche Rolle spielt Blockchain in der Logistik und im Supply Chain Management?

Zunehmend wollen von den Vorteilen der Blockchain auch Unternehmen profitieren. Neben öffentlich zugänglichen Netzwerken tritt deshalb immer häufiger die sogenannte Enterprise Blockchain beziehungsweise Industrial Blockchain in Erscheinung. Das zentrale Unterscheidungskriterium: In innerbetrieblichen Systemen sind die Teilnehmer nicht anonym.

Das sind die wichtigsten Anwendungsbereiche in der Logistik und im Supply Chain Management:

Maersk und IBM gründen Blockchain Joint Venture

Blockchain

Maersk und IBM gründen Blockchain Joint Venture

17.01.18 - In einem Gemeinschaftsunternehmen wollen IBM und Maersk den globalen Handel revolutionieren. Ihr Werkzeug: Blockchain-Technologie. lesen

  • 1. Dokumentenmanagement: Durch die Etablierung papierloser Prozesse kann man vor allem die Distributionslogistik effizienter gestalten – etwa das Konossement in der Schifffahrt. In einer entsprechenden Blockchain-Cloud hat jeder Beteiligte stets Zugriff auf alle relevanten digitalisierten Dokumente und Unternehmen können Änderungen und Löschungen aktiv steuern. Während hochsensible Daten in herkömmlichen Cloud-Systemen nicht selten ungefiltert an den Provider oder an Dritte gelangen, sorgt die asymmetrische Verschlüsselung in Blockchains jederzeit für höchste Sicherheit.

    Wie das Onlineportal Coindesk berichtet, testen IBM und Maersk gerade eine solche Anwendung. Damit wollen die Projektpartner nicht nur papierlose Prozesse in größerem Stil als bisher etablieren, sondern auch Versandbetrug bekämpfen.

Immer in Echtzeit darüber informiert werden, wo Waren sind? Mithilfe smarter Scanner und Sensoren kann Blockchain-Technologie das Tracking-and-Tracing von Produkten wesentlich verbessern.
Immer in Echtzeit darüber informiert werden, wo Waren sind? Mithilfe smarter Scanner und Sensoren kann Blockchain-Technologie das Tracking-and-Tracing von Produkten wesentlich verbessern. (Bild: ©industrieblick - stock.adobe.com)

  • 1. Tracking-and-Tracing: Immer wissen, wo was wann ist – auch dieses Vorhaben kann die Blockchain-Technik unterstützen. Microsoft arbeitet derzeit an einer Anwendung, die Standortdaten sowie Informationen zur Beschaffenheit von Waren in Echtzeit an jedes Mitglied der Supply Chain weiterleiten können soll. Dadurch will Microsoft eine bessere Planbarkeit und eine höhere Effizienz beziehungsweise Kosteneinsparung in der Beschaffung, der Fertigung und der Distribution erzielen.
  • 2. Finanzen: Revolutionäre Verbesserungen durch Blockchains versprechen sich auch Verantwortliche im Procurement. Sogenannte Smart Contracts, also in der Blockchain programmierte Verträge, sind durch Software interpretierbar und sorgen selbst für ihre Einhaltung. Je nach Wunsch kann man sie mit bestimmten Trigger Events versehen, zum Beispiel „erhöhe die Vertragssumme um XY Euro, wenn der Börsenkurs von Firma Z mehr als 2 % steigt“. Tritt das Ereignis ein, werden entsprechende Anpassungen automatisch vorgenommen.

Laut einer Studie von Camelot Management Consultants könnten Smart Contracts Purchase-to-pay-Prozesse durch vollständige Automatisierung künftig quasi überflüssig machen.

So verändert Blockchain-Technologie die DNA des Einkaufs

Studie

So verändert Blockchain-Technologie die DNA des Einkaufs

10.01.18 - Zwei Drittel der Einkaufsverantwortlichen europäischer Unternehmen haben kein oder nur ein sehr geringes Wissen zum Thema Blockchain. Das ergab eine Umfrage von Camelot Management Consultants. Dabei könnten so genannte Smart Contracts auf Blockchain-Basis den Einkauf revolutionieren. lesen

Was sind Smart Contracts?

Mit Smart Contracts kann man Wenn-dann-Exekutionen ausführen. So lässt sich in einem System zum Beispiel hinterlegen „wenn Maschine A Verschleißerscheinungen zeigt, dann bestelle einen Servicetechniker zur Maschine“. Ohne dass noch manuelle Eingriffe nötig wären, beordert das System anschließend einen Angestellten an die Maschine. Es erkennt dann, dass der Techniker vor Ort war, das Problem gelöst hat und die Produktion weitergehen kann – damit das aber wirklich auch reibungslos funktionieren kann, braucht es smarte Technologien und Gadgets.

Um beispielsweise erkennen zu können, dass Maschine A Verschleißerscheinungen zeigt, ist das System auf Predictive Maintenance angewiesen – also intelligente Sensoren innerhalb der Maschine, die anzeigen, wenn etwas nicht mehr rund läuft. Der Servicetechniker müsste außerdem mit einem RFID-Chip ausgestattet sein, damit das System seine Position in der Werkshalle eindeutig orten kann.

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Welche Nachteile hat Blockchain-Technologie?

Das größte Problem hat die Blockchain aktuell in puncto Energieverbrauch. Anders als traditionelle Netzwerke, in denen nur ein zentraler Server an die Stromversorgung angeschlossen ist, brauchen verteilte Netzwerke deutlich mehr Anschlüsse ans Stromnetz. Besonders inflationär verhält es sich bei öffentlichen Blockchains, etwa im Bitcoin-Netzwerk: Hier sind mehrere Tausend Server auf Stromquellen angewiesen.

In diesem spannenden Interview berichtet Dr. Ulrich Franke, Institutsleiter des Institute for Supply Chain Security, über Anwendungsszenarien und Chancen von Blockchain in der Logistik!

Vorteile und Anwendungsfelder von Blockchain in der Logistik

Verteilte Netzwerke

Vorteile und Anwendungsfelder von Blockchain in der Logistik

20.03.18 - Blockchains waren bislang vor allem ein Gesprächsthema in der Finanzwelt. Zunehmend entstehen aber interessante Anwendungsszenarien in der Logistik und im Supply Chain Management. Hier lesen, was Blockchains besonders macht und wie Unternehmen sich dem Thema am besten annähern! lesen

Ein zusätzliches Problem gibt es außerdem in Sachen Datenschutz. Aktuelle Gesetze schreiben vor, dass Informationen nur für einen gewissen Zeitraum gespeichert und anschließend wieder gelöscht werden müssen. Blockchain-Netzwerke sind dazu momentan noch nicht in der Lage.

Weiterführende Quellen

Wer sich noch tiefergehender mit Blockchain-Technologien und den entsprechenden Anwendungsmöglichkeiten in der Logistik beschäftigen möchte, wird hier fündig:

  • Auf der Website von Chainstep finden Interessierte eine Auflistung zahlreicher Blockchain-Projekte, die derzeit im Bereich Supply Chain Management für Effizienzsteigerungen und Kosteneinsparung sorgen sollen.
  • In „Blockchain Grundlagen. Eine Einführung in die elementaren Konzepte in 25 Schritten“ von Daniel Drescher werden die technischen Strukturen hinter Blockchains ausführlich erklärt. Der Leser erfährt noch einmal detailliert: Was ist Blockchain? Was kann Blockchain? Und wie funktioniert Blockchain?
  • Auf Tradeblock kann man Bitcoin-Transaktionen live verfolgen – eine spannende Möglichkeit, echte Hashs zu sehen und zu erfahren, wie viele Transaktionen gerade stattfinden. Ein Klick auf einen beliebigen Hash liefert noch detaillierte Informationen zur Transaktion.
  • In unserem Themenkanal IT gibt es fortlaufend aktuelle Meldungen zum Thema!

Ihre Meinung interessiert mich! Welche Aspekte des Themas Blockchain sind für Sie noch unbeantwortet geblieben? Zu welchen Punkten wollen Sie noch einmal tiefergehendere Informationen? Helfen Sie mit, den Text noch besser zu machen, indem Sie Ihre Fragen und Anregungen in die Kommentare posten! Ich freue mich auf Ihr Feedback.

Sebastian Hofmann
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